Java之——“多态”

前言

多态——一个非常抽象的概念，其中知识点融合度高，同时也非常重要，请大家跟我来一起学习吧！！！

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多态

1.多态的概念

多态的概念：通俗来说，就是多种形态，具体点就是去完成某个行为，当不同的对象去完成时会产生出不同的状态

• 总的来说：同一件事情，发生在不同对象身上，就会产生不同效果

2.多态实现条件

在Java中要实现多态，必须要满足以下几个条件，缺一不可！！！

1. 必须在继承体系下
2. 子类必须要对父类中方法进行重写
3. 通过父类的引用调用重写的方法

多态体现：在代码运行时，当传递不同类对象时，会调用对应类中的方法
那具体是什么意思呢？需要我们对内部的知识点一个一个分析……

3.重写

重写（override）：也称为覆盖，重写是对子类对父类非静态、非private修饰、非final修饰，非构造方法等的实现过程进行重新编写，返回值和形参都不能改变。即外壳不变，核心重写！！！，重写的好处在于子类可以根据需要，定义特定于自己的行为。也就是说子类能够根据需求实现父类的方法。

（1）【方法重写的规则】

• 子类在重写父类的方法时，一般必须与父类方法原型一致：返回值类型、方法名、参数列表要完全一致
• 被重写的方法返回值类型可以不同，但是必须是具有父子关系的
• 被private，static，final（也叫密封方法）修饰的方法不能重写
• 访问权限不能比父类中被重写的方法的访问权限更低。例如：如果父类方法被public修饰，则子类中重写该方法就不能声明为protected
• 访问修饰限定符层次：
  private<默认权限<protected<public
• 父类被static、private修饰的方法、构造方法都不能重写！！！
• 重写的方法，可以用@Override注解来显式指定，有了这个注解能帮我们进行一些合法性校验，例如不小心将方法名字写错了，那么此时编译器就会发现父类中没有其方法，就会编译报错，提示无法构成重写

（2）【重写和重载的区别】

区别点	重写	重载
参数列表	一定不能修改	必须修改
返回类型	一定不能修改【除非可以构成父子类关系】	可以修改
访问限定符	一定不能做更严格的限制（可以降低限制）	可以修改

即：方法重载是一个类的多态性表现，而方法重写是子类与父类的一种多态性表现

（3）【重写的设计原则】

对于已经投入使用的类，尽量不要进行修改。最好的方法是：重新定义一个新的类，来重复利用其中共性的内容，并且添加或者改动新的内容。
例如：若干年前的手机，只能打电话，发短信，来电显示只能显示号码，而今天的手机在来电显示的时候，不仅仅可以显示号码，还可以显示头像，地区等。在这个过程当中，我们不应该在原来老的类上进行修改，因为原来的类，可能还有用户在使用，正确的做法是：新建一个手机的类，对来电显示这个方法重写就好了，这样就达到我们当今的需求了

（4）两种绑定

• 静态绑定（重载）：也称为前期绑定（早绑定），即在编译时，根据用户传递实参类型就确定了具体调用那个方法。典型代表函数重载
• 动态绑定（多态的基础）：也称为后期绑定（晚绑定）：即在编译时，不能确定方法的行为，需要等到程序运行时，才能够确定具体调用那个类的方法

4.向上转型和向下转型

（1）向上转型

向上转型：实际就是创建一个子类对象，将其当成父类对象来使用
语法格式：父类类型 对象名 = new 子类类型（）

Dog dog = new Hound();

Dog是父类类型，但可以引用一个子类对象，因为是小范围到大范围的转换

猫和狗都是动物，因此将子类对象转化为父类引用是合理的，大范围可以囊括小范围，是安全的

（2）向上转型的三种形式

<1>直接赋值

Dog dog = new Hound("dark",19);//子类对象赋值给父类对象

<2>方法传参

//方法传参：形参为父类型引用，可以接受任意子类对象
    public static void eatFood(Dog a){
        a.eat();
    }

<3>做返回值

public static Dog buyDog(String var){
        if("狗".equals(var)){
            return new Dog("狗狗",11);
        }
        else return null; 
    }

（3）向下转型

将一个子类对象经过向上转型之后当成父类方法使用，再无法调用子类的方法，但有时候可能需要调用子类特有的方法，此时：将父类引用再还原为子类对象即可，即向下转型
向下转型用的比较少，而且不安全，万一转换失败，运行时就会抛出异常，Java中为了提高向下转型的安全性，引入了instanceof，如果表达式为true，则可以安全转换

//向上转型
Animal animal = cat;
animal.eat();
animal = dog;
animal.eat();

if(animal instanceof Cat){
    cat = (Cat)animal;
    cat.mew;
}

5.多态的优缺点

当我们引用的对象不一样时，调用同一个重写方法，表现的行为不一样，这种思想叫多态
【使用多态的好处】
1.能够降低代码的圈复杂度，避免使用大量的if-else

什么叫圈复杂度？
圈复杂度是一种藐视一段代码复杂程度的方式，一段代码如果平铺直叙，那么就比较简单容易实现，而如果有很多的条件分支或者循环语句，就认为理解起来更复杂
因此我们可以简单粗暴的计算一段代码中条件语句和循环语句出现的个数，这个个数就称为“圈复杂度”，如果一个方法的圈复杂度太多，就要考虑重构
不同公司对于代码的圈复杂度的规范不一样，一般不会超过10

使用代码理解多态：则不需要写过多的if-else分支语句，代码就更简单

class Shape{
    public void draw(){
        System.out.println("画图形！");
    }
}
class Rect extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("矩形");
    }
}
class Cycle extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("圆");
    }
}
class Flower extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("❀");
    }
}
public class text1 {
    public static void main(String[] args) {
        Rect rect = new Rect();
        Cycle cycle = new Cycle();
        Flower flower = new Flower();
        Shape[] shapes = {rect,cycle,flower,rect,cycle};
        for (Shape shape: shapes) {
            shape.draw();
        }
    }
}
///输出结果//
矩形
圆
❀
矩形
圆

Process finished with exit code 0

2.可扩展能力强
如果要新增一种新的形状，使用多态的方式代码改动成本也比较低

class Triangle extends Shape{
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("三角");
    }
}

对于类的调用者来说只要创建一个新的实例就可以了，改动成本很低
而对于不用多态的情况，就要修改if-else语句改动成本很高
3.多态的缺陷：代码运行效率降低

避免在构造方法中调用重写的方法

总结：

“用尽量简单的方式使对象进入可工作状态”，尽量不要在构造器中调用方法（如果这个方法被子类重写，就会触发动态绑定，但是此时子类对象还没构造完成），可能会-出现一些隐藏但是又极难发现的问题

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